(57)【要約】【課題】簡易にアンテナを保護する保護板の損傷の度合を検知可能とする。【解決手段】掘削機の前側に設けられたアンテナを保護するための保護板３が当該アンテナの前方にある。保護板３内には、板厚方向に沿って複数の電気抵抗体１０が積層するように埋設されている。その複数の電気抵抗体１０は金属体１１を通じて電気的に並列に接続される。上記複数の電気抵抗体１０の合成抵抗Ｒを検知することで、保護板３の損傷の度合を判定する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機前方の地質状態を把握する電磁レーダのアンテナ前方に配置されて当該電磁レーダを保護する保護板の損傷を検知する損傷検知装置であって、
上記保護板を絶縁材料から構成し、その保護板内に、複数の電気抵抗体を板厚方向に沿って積層して埋設すると共に、その複数の電気抵抗体を電気的に並列に接続したことを特徴とする損傷検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削機に搭載された電磁レーダを保護するために配置された保護板の損傷状態を検知するための損傷検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載のように、掘削機の前面に対し、切羽前方の地質状態を把握するための電磁レーダのアンテナ部が搭載される場合がある。このとき、電磁レーダのアンテナを保護するために当該アンテナの前方に対してＦＲＰ板などからなるアンテナ保護板が配設されている。
【特許文献１】特開２０００−２２０３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記アンテナ保護板は、掘削時に外表面が岩石等と接触することで次第に削られたり場合によっては一部破損したりして損傷する。そして、アンテナ保護板の厚さが所定以下となるまで損傷したりすると保護機能が有効に働かず、保護すべきアンテナ自体の破損や電子機器内部への漏水などの原因となる。
したがって、アンテナ保護板が保護機能を有するだけの厚さ等を有するか否かは重要であるが、当該アンテナ保護板は掘削機の前面に搭載されていることから、そのアンテナ保護板の損傷の度合を掘削機の使用中などに直接測定することは危険で出来ない。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、簡易に保護板の損傷の度合を検知可能とすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明は、掘削機前方の地質状態を把握する電磁レーダのアンテナ前方に配置されて当該電磁レーダを保護する保護板の損傷を検知する損傷検知装置であって、
上記保護板を絶縁材料から構成し、その保護板内に、複数の電気抵抗体を板厚方向に沿って積層して埋設すると共に、その複数の電気抵抗体を電気的に並列に接続したことを特徴とするものである。
保護板の外表面が削られたり一部破損したりすることに応じて、層状態の一部の電気抵抗体が破断することで、並列回路の合成電気抵抗が変化する。この変化する合成電気抵抗によって保護板の損傷の度合を検知する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、上記並列状態に接続した電気抵抗体の合成抵抗を連続的若しくは断続的に検出するだけで、保護板の損傷の度合を検知可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、トンネル掘削用の掘削機におけるカッタヘッドＫの断面の例を示す図である。
図１に示すように、カッタヘッドＫの前側に形成した凹部に対し電磁レーダのアンテナ部１が搭載されることで、掘削方向である前方の地質状態を把握可能となっている。符号１ａは送信アンテナを、符号１ｂは受信アンテナを示す。そのアンテナ部１は、前側が開口したケーシング２に収容されている。そのケーシング２は、剛性のある金属材料である例えば鋼板から出来ている。そのケーシング２の前側開口部にはアンテナ支持盤３が取り付けられている。
【０００７】
アンテナ支持盤３は、前側からアンテナ部１側に向けて外側保護板３ａ及び内側緩衝材３ｂが積層配置されて構成されている。外側保護板３ａは、耐摩耗性に優れた絶縁材料であるＦＲＰ板から構成される。内側緩衝材３ｂは、ＦＲＰの薄い板か、若しくは、弾性に富む良好な電気的絶縁材料であるゴム板等から構成される。そして、上記内側緩衝材３ｂに対し電磁レーダの送信アンテナ１ａ及び受信アンテナ１ｂが固定されている。
【０００８】
なお、ケーシング２内で電磁波が散乱するのを防止して電磁レーダの探知性能を向上させるために、ケーシング２の内壁面には電磁波吸収体が貼着されている。さらに、ケーシング２内にはポリウレタン等の振動緩衝材４が充填されることで、掘削のためにカッタヘッドＫが回転した際の振動による送信アンテナ１ａ及び受信アンテナ１ｂへの悪影響を抑えている。また、送信アンテナ１ａ及び受信アンテナ１ｂを外部の機器に接続するための送信用及び受信用高周波同軸ケーブルが、ケーシング２に形成した貫通孔を通って１つにまとめられたケーブル５として外部に引き出されている。上記ケーシング２から出たケーブル５は、カッタヘッドＫの回転軸に装着されているスリップリング（図示せず）を介して、掘削機本体後方（不図示）に搭載されている電磁レーダの制御装置本体に電気的に接続されている。なお、図１中の符号６は、岩石の破砕を行うためのディスクカッタである。
【０００９】
また、上記アンテナ保護板を構成する外側保護板３ａにおける、上記送信及び受信アンテナ１ａ、１ｂと対向しない位置には、図２（ａ）に示すように、ニクロムなどからなる複数の電気抵抗体１０が板厚方向に沿って所定間隔を開けて積層した状態で埋設され、その複数の電気抵抗体１０の端部がそれぞれ銅線などから金属体１１によって接続されることで並列回路を構成している。上記電気抵抗体１０は線状であっても良いし、膜状等であっても良い。要は、板厚方向に相互に接触しない状態で積層配列していればよい。上記電気抵抗体１０及び金属体１１は損傷検知装置を構成する。
【００１０】
上記２本の金属体１１のアンテナ側端部は、それぞれ損傷検知用ケーブル１２に接続されている。その２本の損傷検知用ケーブル１２も、上記電磁レーダのケーブル５と同様にして、掘削機本体まで延びて電池などの電源１３に接続されている。さらに、一方のケーブル１２に対し電流計１４が介挿され、両ケーブル１２間に電圧計１５が接続されている。上記電流計１４及び電圧計１５は、検出した電流及び電圧に相当する検出信号を損傷判定部１６に出力する。
【００１１】
損傷判定部１６では、入力した電流信号及び電圧信号に基づき並列に接続された複数の電気抵抗体１０全体の合成抵抗Ｒを求め、その合成抵抗Ｒが所定値以下まで低下して有効に保護機能が働かないと判定した場合には、警報部１７に警報信号を出力する。警報部１７は、警報信号を入力すると警報（音や光など）を発する。
ここで、上記合成抵抗Ｒは、積層した電気抵抗体１０のうち並列回路を構成する数をｎ個とすると、次の式で表される。
Ｒ＝１／｛（１／ｒ1 ）＋（１／ｒ2 ）・・・（１／ｒn ）｝・・・（１）
ここで、ｒ1 、ｒ2 、・・・ｒn は、各電気抵抗体１０の抵抗を示す。
なお、各電気抵抗体１０の抵抗が全て同じであれば、Ｒ＝（ｒ／ｎ）となる。
【００１２】
次に、上記構成の損傷検知装置の作用・効果について説明する。
カッタヘッドＫによる掘削時に、例えば図２（ａ）のように、外側保護板３ａの表面が岩２０など、表面に沿って左右方向などに削る物体があると、外側保護板３ａの表面部分は、図２（ｂ）に示すように、円弧状に削れていく。この削れ具合に応じて、表面側の抵抗体１０が順番に破損・破断することで、並列回路を構成する電気抵抗体１０の数が減る。また、外側保護板３ａの表面がそれほど削られていなくても、大きな外力によって一部外側保護板３ａが破損してひびが生じたりして当該外側保護板３ａの剛性が低下する場合も、その破損に応じて上記電気抵抗体１０の一部が損傷・破断する。
このとき、上記（１）式から分かるように、並列回路を構成する電気抵抗体１０の数が減るにつれて、合成抵抗Ｒの値が大きくなる。
【００１３】
この合成抵抗Ｒの値は、単にテスターでも測定できるが、損傷判定部１６で連続的若しくは所定時間毎に自動検出することも可能で、該検出した合成抵抗Ｒが、予め決められた閾値を越えると、外側保護板３ａは、有効に保護機能を発揮しないと判定し、警報部１７を通じて、外側保護板３ａの取り替えを要求する警報を発生する。なお、合成抵抗Ｒの絶対値の代わりに、単位時間当たりの変化率で判定しても良い。
このように、本実施形態では、遠隔によって簡易に外側保護板３ａの損傷の度合を判定することが可能となる。
また、アンテナ部１と対向しない位置に上記電気抵抗体１０を設置することで、電磁レーダの電磁波との干渉を抑えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に基づく実施形態に係るカッタヘッドを示す断面図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係る損傷検出装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１５】
Ｋ    カッタヘッド
１    アンテナ部
２    ケーシング
３    アンテナ支持盤
３ａ  外側保護板（アンテナ保護板）
１０  電気抵抗体
１１  金属体
１２  ケーブル
１３  電源
１４  電流計
１５  電圧計
１６  損傷判定部
１７  警報部
【図１】
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【図２】
2005299287.tif 000004